FUNDAMENTOS PARA MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS INTRODUO AOS

FUNDAMENTOS PARA MODELAGEM DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS PROF. IVAN XAVIER 1 O SEM 17

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 30/03/2015 “ A EXISTÊNCIA HUMANA CONFUNDE-SE COM A CRIAÇÃO DE ESPAÇOS FÍSICOS ” (Habitação Hindu apoiada em árvore) 2

30/03/2015 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Apropriando-se de recursos naturais, como cavernas, florestas, os ambientes humanos se artificializaram em edificações com sistemas estruturais (China e Séojanem – Egito). 3

30/03/2015 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS FAU – USP IVAN SILVIO DE LIMA XAVIER Limiar entre monumento e edificação (sistema lógica da Arquitetura). 4

30/03/2015 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS FAU – USP IVAN SILVIO DE LIMA XAVIER O ambiente construído organiza-se por relações espaciais entre seus elementos CONSTRUTIVOS E ESTRUTURAIS, determinando padrões de comportamento humano, sugerindo sistema mínimo de organização espacial, projeto, orçamento e planejamento (Aspectos Humanos da forma urbana – Gustavo Gilli). 5

30/03/2015 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS A ESTRUTURA E A NATUREZA � A estabilidade estrutural está presente na natureza; � No reino animal; � No reino vegetal; � No reino animal. 6

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO ANIMAL 30/03/2015 � As aranhas produzem proteínas com as quais constroem as teias; � Além de servir de abrigo, a beleza estrutural, as teias são excelentes armadilhas. 7

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO ANIMAL 30/03/2015 � As abelhas constroem estruturas alveolares a partir da produção de cera. 8

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO ANIMAL 30/03/2015 � As vespas constroem o enxu com madeira morta ou barro e saliva. 9

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO VEGETAL 30/03/2015 � Os cipós, possuem grande resistência à tração. 10

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO VEGETAL 30/03/2015 � Nas palmeiras e coqueiros, as folhas engastam-se no tronco permitindo grande resistência ao vento. 11

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO VEGETAL 30/03/2015 � As raízes, distribuem-se no solo em busca de sustentação. 12

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO VEGETAL 30/03/2015 � Nos bambus, os septos transversais garantem a resistência dos troncos. 13

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO VEGETAL 30/03/2015 � As enormes folhas da Vitória-régia flutuam devido às nervuras existentes nas suas faces inferiores. 14

PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO A ESTRUTURA E A NATUREZA ESTRUTURA NO REINO MINERAL 30/03/2015 � As ESTRUTURAS em pedras formando Arcos. 15

30/03/2015 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS A FORMA ESTRUTURAL – OBRAS PARA O TRABALHO 1. MAC de Niterói, 1996 Oscar Niemeyer (arquitetura) 16

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 2. Escola da Sagrada Família, 1910 Antonio Gaudí (arquitetura e engenharia)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 3. Igreja de Atlântida, Balneário Atlântida Uruguai, 1952/1959 Flavio Dieste (arquitetura e engenharia)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 4. Estação Largo 13, São Paulo, 1986 João Walter Toscano, Odiléia Setti Toscano, Massayoshi Kamimura (arquitetura) J. C Figueiredo Ferraz (engenharia)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 5. Masp, São Paulo, 1967 Lina Bo Bardi (arquitetura) J. C. Figueiredo Ferraz (engenharia)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 6. MAM, Rio de Janeiro, 1954 Afonso Eduardo Reidy (arquitetura) Carmen Portinho (engenharia)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 7. Aeroporto Internacional Dulles, Virgínia, EUA, 1958/1962 Aero Saarinen (arquitetura)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 8. Farnsworth House, Plano, Illinois 1945/1951 Ludwig Mies van der Rohe (arquitetura)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 9. Panteão, Século 1 a. C "Construído por Marco Agripa, filho de Lúcio (arquitetura e engenharia)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 10. Pavilhão de Portugal, Exposição Mundial 1998 – Lisboa - Portugal Álvaro Siza (arquitetura)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 11. Centro cultural J. M. Tijibaou, Noumea – Nova Caledônia – Pacífico Sul - 1991/1998 Renzo Piano (arquitetura)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 12. Angelo Bucci – casa Santa Tereza – RJ e casa em Carapicuiba - SP

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 13. Sendai Mediateque – Sendai – Japão 1995/2001 Toyo Ito (arquitetura)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 14. MUBE– São Paulo - 1995 Paulo Mendes da Rocha (arquitetura)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 15. One Central Park – Sidney – Austrália - 2014 Jean Nouvel (arquitetura)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 16. Hotel – Unique – São Paulo - 2003 Ruy Othake (arquitetura)

INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS 17. Leadenhall Tower - 2009 / 2014 Rogers Stirk Harbour + Partners (arquitetura)

30/03/2015 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTIRAIS DEFINIÇÃO DE ESTRUTURA � Estrutura é tudo aquilo que sustenta? � Tal como o esqueleto Humano! � É um conjunto, um sistema, composto de elementos que se inter-relacionam para desempenhar uma função, permanente ou não (Yopanan C. P. Rebello – 2000); � Nas edificações, a estrutura é o conjunto de elementos – lajes, vigas e pilar que se interrelacionam; � Laje apoiando em viga, viga apoiando em pilar – para desempenhar uma função; � Criar espaço para o exercício de diversas atividades. 33

30/03/2015 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS TIPOS DE � Em cabos sob tensão; ESTRUTURA � Em arcos sob compressão; � Treliças; � Pórticos; � Estruturas Hipostáticas; � Estruturas Isostáticas; � Estruturas Hiperestáticas. . 34

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TIPOS DE ESTRUTURA HIPOSTÁTICAS 30/03/2015 � Não são estáveis, não possuem equilíbrio estático, tendo por isso algum movimento (grau de liberdade) não restringido; � Possuem um número de reações de apoio inferior ao número de equações de equilíbrio estático. 39

HIPOSTÁTICA PROJETO NOESTRUTURA MERCADO IMOBILIÁRIO 30/03/2015 40

HIPOSTÁTICA PROJETO NOESTRUTURA MERCADO IMOBILIÁRIO 30/03/2015 41

TIPOS DE ESTRUTURA ISOSTÁTICAS 30/03/2015 � Têm o número de reações estritamente necessário para impedir qualquer movimento; � Possuem dois tipos de estruturas isostáticas: � Em que o número de reações é igual ao número de equações de equilíbrio da Estática; � Em que o número de reações é superior ao número de equações de equilíbrio da Estática tornadas isostáticas mediante a libertação criteriosa de ligações entre os possíveis corpos da estrutura global. 42

ESTRUTURA ISOSTÁTICA PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO 30/03/2015 43

ESTRUTURA ISOSTÁTICAS PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO 30/03/2015 44

ESTRUTURA ISOSTÁTICA ESTRUTURA PRÉ FABRICADA Tipo Capeamento Pilar Pré-Tipo Viga + Laje

TIPOS DE ESTRUTURA HIPERESTÁTIC AS 30/03/2015 � Têm um número de reações superior ao estritamente necessário para impedir qualquer movimento; � Ao serem retiradas criteriosamente determinadas reações continuam a não apresentar movimento – portanto estáveis; � Estas estruturas não podem ser calculadas apenas com recurso às equações de equilíbrio da Estática. . 46

ESTRUTURA HIPERESTÁTICA PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO 30/03/2015 47

PROJETO NO MERCADO TIPOS DEIMOBILIÁRIO ESTRUTURA 30/03/2015 48

30/03/2015 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS ESTRUTURAIS CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL Leadenhall Tower Large steel framed building, with very distinct architectially visable steelwork 49

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL CONCEITOS � Os sistemas estruturais devem ser entendidos como disposições racionais e adequadas de diversos elementos estruturais; � Consistem na reunião de elementos estruturais que trabalhem de forma conjunta para resistir às ações atuantes no edifício e garantir sua estabilidade. 50

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL CONCEITOS � Quanto maior a altura e a esbeltez da edificação maior será a responsabilidade de uma escolha apropriada da forma estrutural; � No Brasil, os sistemas estruturais mais empregados são: � Estruturas de pórticos; � Estruturas de pórticos com núcleos de rigidez ou paredes estruturais. 51

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL CONCEITOS 52

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL CONCEITOS � Os sistemas em pórticos podem ser entendidos como a associação de pórticos planos, os quais são constituídos por vigas e pilares conectados rigidamente; � A estabilidade global do edifício é conferida por pórticos planos dispostos nas duas direções ortogonais, constituindo um pórtico tridimensional. 53

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL CONCEITOS � Além dos pórticos, o sistema pode apresentar um núcleo estrutural rígido - composto por pilares de grande inércia das caixas de escadas e ou de elevadores. 54

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL CONCEITOS � ou por pilares-parede colocados em posições adequadas para melhor enrijecimento lateral do edifício. 55

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL DIRETRIZES BÁSICAS � O lançamento dos elementos estruturais é realizado sobre o projeto arquitetônico. Ao lançar a estrutura deve-se ter em mente vários aspectos básicos: � Estética; � Economia; � Funcionalidade; � Resistência às ações horizontais. 56

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL DIRETRIZES BÁSICAS � Lançar a estrutura é basicamente escolher o posicionamento adequado para pilares, vigas e lajes, bem como determinar as dimensões iniciais (prédimensionamento) de tais elementos estruturais; � A escolha da estrutura de um edifício de andares múltiplos começa pelo pavimento tipo, fixando-se a posição de vigas e pilares, levando sempre em consideração a posição da caixa d'água, a qual coincide, em boa parte dos casos, com a caixa de escadas. 57

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL RECOMENDAÇÕ ES � Posicionar os pilares, de preferência, nos cantos das edificações e nos encontros das vigas. Procurar distanciar os pilares entre 2, 5 e 6 m; � Escolher regiões não muito nobres no pavimento tipo da edificação para o posicionamento dos pilares (cantos dos armários embutidos, atrás das portas, etc. ) evitando que os mesmos fiquem aparentes em salas e dormitórios; � Verificar se as posições lançadas no pavimento tipo são aceitáveis ao térreo e nas garagens (subsolos); � Nesta etapa, o entendimento entre calculistas e arquitetos na busca da melhor posição estrutural para os pilares é imprescindível. 58

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL RECOMENDAÇÕ ES � Procurar, sempre que possível, o posicionamento das vigas de tal forma que as mesmas formem pórticos com os pilares, a fim de enrijecer a estrutura frente às ações horizontais (vento), principalmente na direção da menor dimensão em planta do edifício; � Procurar lançar vigas onde existam paredes, evitando que as mesmas fiquem aparentes, contribuindo para o aspecto estético; � Verificar a real necessidade de rebaixamento de uma laje em relação à outra. Às vezes o rebaixamento é necessário quando se tem que embutir as tubulações de esgoto nas lajes (lajes de banheiro ou das áreas de serviço). Atualmente, para esconder as tubulações de esgoto, há a preferência pela utilização de forros falsos em contrapartida à opção pelo rebaixamento. 59

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL RECOMENDAÇÕ ES 60

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL PRÉ DIMENSIONAMENT O 61

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL PRÉ DIMESIONAMENT O 62

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL PRÉ DIMENSIONAME NTO 63

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL EXEMPLO 64

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL EXEMPLO 65

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL EXEMPLO 66

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL EXEMPLO 67

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL EXEMPLO 68

30/03/2015 PROJETO NO MERCADO IMOBILIÁRIO CONCEITOS BÁSICOS DE PROJETO ESTRUTURAL ETAPAS DO PROJETO ESTRUTURAL 69